Размер
A A A
Цвет
Ц Ц Ц Ц Ц
Разрядка
ИИ И И И И
Изображения
нет Ч/Б Цв.
3 Августа 2017
Наука

Мария Леонова защитила кандидатскую диссертацию, посвященную повышению эффективности процесса получения кремния

Мария Леонова защитила кандидатскую диссертацию «Разработка технологии подготовки шихты из техногенного сырья для производства кремния». Она представила к защите на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности «Металлургия черных, цветных и редких металлов» исследование, посвященное повышению эффективности процесса получения кремния.


Как отмечает научный руководитель, заведующая кафедрой металлургии цветных металлов ИРНИТУ, д.т.н., профессор Нина Немчинова, выпускница кафедры 2013 года Мария Леонова еще будучи студенткой начала интересоваться научной деятельностью. Она принимала участие в выполнении научно-исследовательских работ в рамках государственного задания Министерства образования и науки РФ (2012-2014 гг.). Дипломную работу Мария выполнила по тематике будущего диссертационного исследования. После окончания вуза она поступила в очную аспирантуру.

Актуальность проблемы, которую рассматривает М. Леонова, обусловлена тем, что в связи с растущими масштабами металлургического производства и развития всех его отраслей спрос на кремний неуклонно растет. Поэтому усовершенствование технологических процессов, а также расширение сырьевой базы за счет использования новых месторождений и вовлечения техногенного сырья является необходимым условием улучшения экономики заводов и экологической обстановки вблизи металлургических предприятий.


Производство кремния металлургических марок в руднотермических печах сопровождается образованием большого количества пылевых выбросов, которые содержат значительное количество микросилики (86-96%). В Восточной Сибири также имеются залежи высококачественных кварцевых песков с содержанием SiO2 99%. Таким образом, есть возможность использовать данные виды мелкофракционного сырья при производстве металлургического кремния в качестве кремнеземсодержащей части шихты.

«Однако данные альтернативные виды мелкофракционного сырья невозможно непосредственно применять при плавке в руднотермических печах из-за их значительного пылевыноса. Окомкование шихты является одним из способов рационального использования мелкофракционных материалов в качестве сырья, что будет способствовать повышению эффективности действующего производства. В этой связи диссертационное исследование Марии Леоновой является актуальным и интересным направлением, расширяющим знания для дальнейшего развития научных основ металлургии, в частности, повышения эффективности карботермического процесса кремниевого производства», - отмечает профессор Н. Немчинова.

В ходе работы над диссертацией автор изучила большой объем литературных источников, посвященных вопросу получения кремния в руднотермических печах. М. Леонова проанализировала свойства техногенного сырья кремниевого и алюминиевого производств с использованием современных физико-химических методов анализа, предложила новые технологические решения для повышения эффективности карботермического процесса получения кремния.


Поставленные в диссертационной работе задачи решены в полном объеме. Автор разработала методику подготовки шихты с использованием мелкофракционных сырьевых материалов для выплавки кремния. На основе метода математического планирования трехфакторного эксперимента установлены оптимальные параметры окомкования шихты, изучена закономерность поведения при плавке компонентов шихты на основе разработанной пятирезервуарной математической (термодинамической) модели карботермического восстановления кремнезема в руднотермических печах. В работе М. Леонова использовала программный комплекс «Селектор». Она экспериментально подтвердила возможность использования в пирометаллургии кремния окомкованной по предложенной методике шихты.

По информации Н. Немчиновой, теоретические и экспериментальные исследования молодого ученого нашли отражение более чем в 20 публикациях, включая три статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и публикациях в материалах научно-практических конференций различного уровня.

В качестве одного из оппонентов выступил Владимир Утков - доктор технических наук, профессор кафедры металлургии Санкт-Петербургского горного университета. По мнению эксперта, тема работы весьма актуальна, она раскрыта достаточно полно, имеет научную новизну и практическую значимость: «Исследование содержит научно обоснованные технические решения, имеющие существенное значение для металлургии кремния».

М. Леонова отмечает, что по последним данным мировое производство кремния достигает приблизительно 1 млн т в год. Самой крупной страной – производителем является Китай. Второе место по объемам производства кремния занимают норвежский концерн Elkem (20% рынка) и французская компания Invensil (владеет 5% рынка). Спрос на кремний крайне высок как со стороны полупроводниковой промышленности, так и производителей солнечных батарей. Многие эксперты считают сложившуюся ситуацию критической, поскольку существующие поставщики при 100%-ной загруженности, тем не менее, не в силах удовлетворить растущие потребности. Особенностью рынка кремния является то, что возможностью его производства обладают лишь несколько стран в мире, а соответствующие технологии не продаются.

В России существует два основных производителя металлургического кремния: ЗАО «Кремний» и ООО «СУАЛ–Кремний–Урал». Оба предприятия входят в ОК «РУСАЛ». В своей работе М. Леонова использовала исходные сырьевые материалы с ЗАО «Кремний» (г. Шелехов).

Результаты данного диссертационного исследования внедрены в учебный процесс ИРНИТУ при подготовке обучающихся по направлению «Металлургия».

август
2017
пн
вт
ср
чт
пт
сб
вс